태양에너지 생산량
현재: 12.4 GW 2050년: 2,000 GW
탄소를 적게 배출하는 에너지원이 수요에 비해 턱없이 부족하다고 생각할지 모른다. 하지만 절대 그렇지 않다. 지구에서 가장 가까운 항성인 태양이 매년 보내주는 에너지만 해도 8만5,000테라와트(TW)에 달한다. 1테라와트는 1조 와트(W)인데, 이 같은 태양에너지만 잘 붙잡아 쓰면 된다.
일반적으로 태양에너지란 태양으로부터 방출되는 에너지를 말한다. 태양이 방출하는 에너지는 막대하지만 지구에 오는 것은 약 20억분의 1에 지나지 않는다. 그리고 이 가운데 70%가 지구에 흡수되는데, 1시간 분량의 태양에너지는 전 세계 연간 에너지 소비량과 맞먹는다.
태양에너지는 크게 태양열과 태양광으로 나뉜다. 태양열을 이용한 발전은 기존의 발전 방식과 비슷하다. 우선 거울 같은 장치를 이용, 햇빛을 모아 높은 열을 내게 한다. 그 다음 이 열로 물이나 기름을 데운다.
그리고 이 과정에서 발생하는 증기로 발전기의 터빈을 돌리는 것이다. 물이나 기름을 데워 터빈을 돌리는 것은 화력발전소와 비슷하다. 하지만 그 이전 과정인 햇빛을 모으는 게 태양열 발전의 핵심이다.
태양광 발전은 열을 이용해 발전을 하는 것이 아니라 햇빛을 직접 전류로 바꾸는 것이다.
발전기는 필요 없다. 대신 실리콘으로 만들어진 반도체인 태양전지가 필요하다. 이 태양전지는 햇빛을 전류로 바꾼다. 최근에는 아주 얇은 박막 형태의 태양전지도 나왔고, 식물의 광합성 원리와 비슷하게 염료를 활용해 전기를 만드는 방법도 연구되고 있다.
e솔라는 태양열을 이용한 발전을 하는 대표적 신생기업. 현재 로스엔젤리스 북동부에 시에라라고 하는 5메가와트 급 태양열 발전소를 운용하고 있는데, 이는 e솔라 최초의 태양열 발전소다. 구글의 자금지원을 받고 있는 e솔라는 많은 반사경을 이용, 햇빛을 모아 열을 만든 후 이를 발전에 이용한다. 태양열 발전 중에서도 중앙집중식시스템(CST)을 운용하고 있는 것.
메커니즘은 이렇다. 우선 2만4,000개의 반사경으로 2만4,000평 면적에 쏟아지는 햇빛을 모아 물이 든 탑 꼭대기로 열을 보낸다. 그러면 물의 온도가 454℃까지 올라가 수증기를 만들고, 이 수증기로 발전소의 터빈을 돌려 전력을 만들어내는 것이다.
중앙집중식시스템은 지난 1980년부터 있었지만 1990년대 들어 대중의 관심 부족으로 사장됐다. 하지만 대중의 관심이 다시 커지면서 화려하게 부활하고 있는 셈이다.
실제 지난 2006년 전 세계 기준으로 새로 설치된 중앙집중식 태양열 발전소의 발전량은 1메가와트에 불과했지만 2007년에는 100메가와트로 급증했다.
또한 미국의 지구정책연구소가 현재 추진하고 있는 프로젝트는 전 세계의 중앙집중식시스템 설치를 16개월마다 2배로 늘리는 것이다. 이에 따라 지난 2007년 457메가와트였던 중앙집중식 태양열 발전은 2012년 6,400메가와트로 늘어날 것으로 보인다.
미국에서는 현재 13개의 태양열 발전소가 사전계획 단계에 들어가 있다. 태양열 발전의 지지자들은 앞으로 10년 내 중앙집중식시스템이 석탄을 이용한 화력발전과 비교해도 가격 경쟁력을 갖추게 될 것이라고 말한다.
실제 e솔라의 태양열 발전 방식은 여타 회사에 비해 저렴한 것이 특징이다. 여타 회사는 특별 제작한 대형 파라볼라 반사경을 사용해 모든 각도에서 오는 햇빛을 잡는데 비해 e솔라는 대형TV 만한 비교적 작은 평면형 반사경을 사용하기 때문이다.
이 반사경들은 컴퓨터로 방향이 조절돼 하루 종일 탑에 햇빛을 집중하도록 설계됐기 때문에 충분한 효과가 있다. 반사경의 생산도 쉽고, 이 반사경을 현장의 받침대에 설치할 때는 2명의 인력만 있으면 된다.
e솔라의 표준형 46메가와트 반사경 군(群)은 3만 가구에 전력을 공급할 수 있으며, 필요한 면적도 0.64km²에 불과하다. 이 때문에 다른 회사들이 겪는 토지 사용권 분쟁에 휘말릴 위험이 적다.
시에라 발전소는 e솔라의 시범 프로젝트다. 하지만 지난 2월 e솔라는 미국 남동부에 46메가와트 급 태양열 발전소 11개를 짓는 계약을 체결했다.
또한 인도에도 1기가와트(GW) 급 태양열 발전소를 짓는 계약을 체결했다. e솔라의 최고경영자 빌 그로스는 이렇게 말한다. “어느 산업이나 효율성이 가장 중요하지요. 태양 발전 사업도 마찬가지입니다.”
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